JP2006210632A - 基板着脱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハウジングの天板を外すことなくハウジングの前面からドーターカードの挿抜を可能にした基板着脱装置を提供する。
【解決手段】マザーコネクタを設けたマザーカードを配設したハウジングの前面開口から水平方向に挿入するドーターカード2に設けたドーターコネクタ242を、マザーコネクタに対して上下方向に嵌合させるための移動機構23を備える。移動機構23はハウジングの前面側からスライダ231U,231Dを操作し、レバー232を揺動し、カム穴227とのカム係合により可動板22を上下移動させ、可動板22に設けたドーターコネクタ242を上下移動させる。ドーターカードをハウジングの前面から着脱でき着脱作業が簡略化できる。ハウジング内にガイド部材を設ける必要がなく、冷却空気の通流による冷却効果を改善し、かつ各種部品の実装レイアウトの自由度を高くする。
【選択図】図3

Description

本発明はコンピュータ装置等の電子機器のハウジング内にドーターカード(ドーターボードとも称する)等の基板を装着してハウジング内に設けたマザーカード(マザーボードとも称する)等の基板にコネクタ接続するための基板着脱装置に関するものである。
コンピュータ装置では、ハウジング内にコネクタを有するマザーカードを配設しておき、ハウジング内にドーターカードを内挿したときに、当該ドーターカードをハウジング内に支持すると同時に、ドータカードに設けられたコネクタをマザーカードのコネクタに接続して相互の電気接続を行う構成がとられている。このようにドーターカードをマザーカードに対してコネクタ接続する着脱装置の構成として、ガイドレール方式、アングルコネクタ実装方式、スタッキングコネクタ実装方式があることが特許文献1に記載されている。
これらの方式のうち、ガイドレール方式は、ハウジングの一方からドーターカードを挿入し、挿入したドーターカードをガイドレールにより支持するとともに、ドーターカードの挿入側先端に設けたコネクタをマザーカードのコネクタに嵌合させる構成であり、広く利用されている。図9はその一例を示す概略構成図であり、コンピュータのハウジング1Aの天板を取り外すと、ハウジング1Aの底部にコネクタ121を搭載したマザーカード120が配設されている。また、ハウジング1Aの前面板130と、この前面板130に対して前記マザーカード120を挟む位置に立設されたガイド板131にはそれぞれガイドレール132が形成されている。そして、ハウジング1Aにドーターカード2Aを内挿する際には、ドーターカード2Aをハウジング1Aの上部開口からガイドレール132に案内させながら下方に挿入し、ドーターカード2Aの下縁部に設けているコネクタ242をマザーカード120のコネクタ121に嵌合させる。
特開平11−274765号公報
従来のコンピュータでは、各種回路配線が形成されるとともに各種部品が搭載されて比較的に大きなサイズのマザーカードをハウジングの底部に配設しており、コネクタはマザーカードの上方向から嵌合する構成であるため、ドーターカードはハウジングの上方から挿入する必要がある。そのため、ドーターカードを着脱する際には前述のようにハウジングの天板を取り外す必要があり、作業が煩雑なものになる。特に、近年19インチラックと呼ばれる装置収納ラックの標準型ハウジングを用いることが考慮されているが、この場合にはハウジングの天板を開くためにも、装置をラック外へ引き出す必要があり、作業がさらに煩雑なものになる。
この問題に対しては、ハウジングの前面からドーターカードを着脱する構成が考えられるが、その場合にはマザーカードのコネクタを前方向から嵌合可能な構成としなければならず、コネクタの長さが長い場合にはハウジングの高さ寸法との関係から実現は困難である。コネクタの長さが短い場合でも、マザーカードにコネクタを立設支持する必要があり、コネクタとマザーカードとの間の電気配線が複雑なものになってしまう。あるいは、ドーターカードの着脱方向に対して垂直な方向に嵌合することが可能な特殊形状のコネクタが必要になり、コスト高の要因になる。
また、図9に示した例では、ハウジング1Aの上方からドーターカード2Aを挿入するために、ハウジング内に壁状のガイド板131を配設しているが、このガイド板131はハウジング1Aの室内を分離し、あるいはハウジング1Aの室内の空気流を阻害する要因となり、ハウジング室内における冷却空気の通流による冷却効果が低下する要因にもなる。同時にガイド板131によりハウジング1A内に配設する各種部品のレイアウトに制約を受け、レイアウト設計の自由度が低下する。
本発明の目的はマザーカード及びコネクタの構成を変更することなく、ハウジングの前面からドーターカードの挿抜を可能にした基板着脱装置を提供するものである。また、本発明の目的はハウジング内における空気流を改善してハウジング内の冷却効果を高め、かつ当時にレイアウト自由度を向上させる基板着脱装置を提供するものである。
本発明は、マザーコネクタを設けたマザーカードを内部に配設したハウジングと、ハウジングの前面開口から挿入し、当該挿入方向とは異なる方向に沿ってマザーコネクタに嵌合可能な基板コネクタを設けた基板とを含む基板着脱装置において、基板にはマザーコネクタと嵌合する方向に沿って基板コネクタを移動可能な移動機構を備え、移動機構をハウジングの前面側から動作させるように構成したことを特徴とする。例えば、基板はハウジングに対して水平方向に挿入可能であり、移動機構は基板コネクタをハウジングの上下方向に移動可能に構成する。
本発明によれば、基板、例えば、ドーターカードをハウジングに挿入した状態でも治具によりドーターコネクタとマザーコネクタとの嵌合状態を外部から操作することができるので、ドーターカードをハウジングの前面側から装着し、かつ抜き出すことが可能となる。これにより、ドーターカードを着脱する際にハウジングの天板を取り外す必要はなく、着脱作業を簡略化することができる。特に、装置収納ラックの標準型ハウジングを用いる場合でも、ドーターカードの着脱時に天板を開くためにハウジングをラック外へ引き出す必要もなく、作業がさらに簡略化できる。
また、ドーターカードを上下方向に挿入する際の案内とするための壁状のガイドレールをハウジング内に配設する必要がなく、ハウジング室内の空気流が阻害されることもなくハウジング室内における冷却空気の通流による冷却効果を改善することも可能になる。同時にハウジング内における各種部品の実装レイアウトの自由度を高くすることができる。
本発明において、基板はハウジングに対して固定的に支持される固定板と、固定板に対して上下方向に移動可能な可動板とを備え、基板コネクタは可動板に支持される構成とする。ここで、基板コネクタを移動させる機構、すなわち可動板を移動させるための移動機構は、基板の前面側から操作したときに前後方向に移動されるスライダと、スライダの移動に伴って揺動されるレバーと、レバーの揺動に伴って可動板を上下方向に移動させるカム機構とを備える構成とする。あるいは、基板の前面側から操作したときに前後方向に移動されるスライダと、スライダにカム係合して当該スライダの移動に伴って可動板を上下方向に移動させるカム機構とを備える構成とする。
かかる構成において、スライダはそれぞれ独立に操作される第1のスライダと第2のスライダとで構成され、移動機構は、第1のスライダを奥方向に押し込んだときに可動板を下方向に移動させるとともに第2のスライダを前方向に移動させ、第2のスライダを奥方向に押し込んだときに可動板を上方向に移動させるとともに第1のスライダを前方向に移動させる構成とする。また、スライダは基板の前面に設けたスリットを通して前面側から挿入される治具により奥方向への押し込みが可能である構成とする。本発明における好ましい形態としては、基板はドーターカードとして構成される。
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明をコンピュータに適用し、ハウジングの前面からドーターカードを着脱可能にした実施例のハウジング内部及びドーターカードの斜視図である。この実施例ではハウジング1の天板を取り付けた状態でもドーターカードの着脱は可能であるが、図1では説明のために天板を除去した状態を示している。ハウジング1は底板101と左右及び背面の各側板102,103,104を有しているが前面は枠状に形成され、その上枠111と下枠112の間を通して複数のドーターカード2が並列状態に挿入、又は抜き出すことができるようになっている。前記ハウジングの底板101上にはドーターカード2に設けられている後述するコネクタ(以下、ドーターコネクタと称する)242に嵌合可能な複数のコネクタ121を搭載したマザーカード120が配設されている。前記マザーカード120に設けられたコネクタ(以下、マザーコネクタと称する)121はハウジング1の上方向からドーターコネクタ242が嵌合することが可能である。これらマザーカード120及びマザーコネクタ121は図9に示した従来のコンピュータの構成と同じ構成である。ただし、この実施例ではドーターカード2をハウジング1の上方向から下方に向けて着脱するものではないので、図9の従来のコンピュータのハウジングに設けられていた上下方向にドーターカードを案内するためのガイド板は設けられていない。
前記ドーターカード2は、図1に示したようにコンピュータに対して外部機器を接続するための外部コネクタ241を搭載したプリント回路基板24が取着されているが、その詳細を図2〜図4に示す。図2は前記プリント回路基板24を除いた構成を右側から見た斜視図、図3はプリント回路基板24を分離して左側から見た斜視図、図4−Aは右側面図、図4−Bはプリント回路基板24及び後述する副板222を除いた左側面図である。ドーターカード2は、垂直方向に延長した矩形の固定板21と、この固定板21の表裏面に沿って上下方向に移動可能な可動板22とで構成される。これら固定板21と可動板22とを合わせた厚さはほぼ3mm程度の薄い厚さである。前記固定板21の下辺部は水平方向に直角に曲げ加工されて底板部211として構成されており、固定板21の上辺部とこの底板部211を前記ハウジング1の上枠111、下枠112に沿って案内させながらハウジング1内に挿入し、あるいは抜き出すことが可能とされている。前記底板部211の前端部212は前方に向けてL字状に曲げ加工されており、図1に示したように固定板21をハウジング1内に挿入したときに当該前端部212が前記ハウジング1の下枠112に当接して固定板21をハウジング1に対して安定に支持することができるようになっている。また、固定板21の上辺部の先端縁はハウジング1内に設けたガイド片113のガイド溝に嵌入して垂直状態が保持されるようになっている。前記底板部211には矩形の窓213が開口されており、この窓213を通して前記可動板22に設けられた後述するドーターコネクタ242を上下方向に挿通可能としている。
前記可動板22は前記固定板21を板厚方向に挟む主板221と副板222の一対の板部材で構成されており、前記固定板21に対して上下に移動可能に支持されている。すなわち前記固定板21には複数箇所、ここでは前後上下の4箇所に上下方向の長穴214が開口されており、前記主板221と副板222とを前記長穴214を挿通するボス223によって相互に連結しており、ボス223を長穴214内で移動させながら主板221と副板222とを一体的に上下に移動することが可能である。前記主板221の前辺部は前面板部224として水平方向に直角に曲げ加工され、この前面板部224に複数の開口225が設けられる。また、前記前面板部224の上辺部226は前方に向けてコの字状に曲げ加工され、前記ハウジング1に挿入したドーターカード2を抜き出す際に指を引っかけるために利用される。さらに、前記主板221には後述する移動機構23の一部を構成するカム穴227が開口されている。
また、前記可動板22の副板222には前記4つのボス223において前記プリント回路基板24が図には表れないスペーサを介してネジ等により取着される。このプリント回路基板24には、コンピュータに対して外部機器を接続するための外部コネクタ241が搭載されており、この外部コネクタ241は前記主板221の前面板部224に設けられた前記開口225を通してドーターカード2の前面側に露呈され、ドーターカード2をハウジング1に挿入している状態のときに外部機器に対する電気接続が可能とされている。また、前記プリント回路基板24には図には表れない各種電子部品が搭載されるが、特にその下辺部には前記外部コネクタ241にも電気接続されたドーターコネクタ242が搭載されている。このドーターコネクタ242は、当該プリント回路基板24が副板222と共に上下に移動されたときに前記固定板21の底板部211に設けた窓213を通して上下に移動することが可能とされている。このドーターコネクタ242は下面が嵌合面として構成されており、上下移動したときに前記ハウジング1内のマザーカード120に設けたマザーコネクタ121に嵌合され、あるいは嵌合が解除されるようになっている。また、副板222には後述する移動機構23を露呈させるための窓228が開口されている。
次に、前記可動板22を上下移動させるための移動機構23について説明する。図4−A,図4−Bに示したように、前記固定板21には上下位置に前後方向に伸びる上スライド溝215Uと下スライド溝215Dが形成されており、両スライド溝内にそれぞれ上スライダ231U、下スライダ231Dが内挿されている。前記スライド溝215U,215Dは固定板21の前辺端まで連続されており、さらに前記可動板22の主板221の前面板部224に設けた上下の各スリット229U,229Dを通して前面側の外部に連通されている。そして、後述するように前記上下の各スリット229U,229Dを通して各スライド溝215U,215D内に治具を挿入することで、前記上スライダ231U又は下スライダ231Dを各スライド溝215U,215D内の奥方まで押し込むことが可能とされている。ここで、前記各スリット229U,229Dは可動板22が上下移動したときにも各スライド溝215U,215Dが外部に連通される状態を確保するために、可動板22の上下移動距離よりも長い上下寸法に設定されている。
また、前記上スライダ231Uと下スライダ231Dは両端を円弧状にした上下方向に長い板状のレバー232によって連結されている。前記レバー232は前記固定板21の上スライド溝215Uと下スライド溝215Dの上下中間部に設けられた連結片216に立設した支持ピン233Cによって上下方向に揺動可能に支持されている。そして、このレバー232の上端部と下端部にそれぞれ連結ピン233U,233Dによって前記上スライダ231Uと下スライダ231Dが連結されている。この連結ピン233U,233Dは各スライダ231U,231Dに設けた上下方向の長穴234U,234Dを挿通している。これにより、上スライダ231Uと下スライダ231Dのいずれか一方をそれぞれのスライド溝215U,215D内で一方向に移動させると、当該スライダに連結しているレバー232が支持ピン233Cを中心に揺動され、これに伴って他方のスライダがスライド溝内で反対方向に移動されることになる。なお、実施例では、前記支持ピン233Cと連結ピン233U,233Dによる各スライダ231U,231Dとレバー232との連結状態を保持するためにほぼS字状をした補助片235C,235U,235Dをレバー232の反対側に配設し、これらの補助片235C,235U,235Dとレバー232との間に前記固定板21を挟持する構成を採用している。
その上で、前記可動板22の主板221に開口された前記カム穴227内に前記レバー232が配設される。前記主板221とレバー232とは同一面に位置されており、また、カム穴227の上下の各辺には上下方向に傾斜したカム辺部227U,227Dが設けられ、その上でこれらのカム辺部227U,227Dに前記レバー232の上端部と下端部がそれぞれ当接可能とされている。なお、前記可動板22の副板222に開口された窓228は前記補助板235C,235U,235Dと干渉しないようにするための開口である。
以上の構成におけるドーターカード2をハウジング1に対して装着し、またハウジング1から抜き出す作用について説明する。ドーターカード2はハウジング1に装着していないときには、後述するように固定板21に対して可動板22が上方に移動され、可動板22に取着されているプリント回路基板24のドーターコネクタ242は固定板21の底板部211よりも上方に移動されている状態にある。この状態でドーターカード2をハウジング1の前面側から挿入する。挿入時には固定板21の上辺部と底板部211がそれぞれハウジング1の上枠111、下枠112に案内されながら挿入され、挿入後は上辺部がガイド片113のガイド溝に嵌合し、底板部211が下枠112に当接することでドーターカード2はハウジング1内の所定位置に安定に保持される。
ドーターカード2をハウジング1に挿入した後に、図5に示すように、前面板部224の下スリット229Dを通して治具Jを下スライド溝215D内に挿入する。治具Jは図7に示すように、手でつかむためのグリップ部J1と、このグリップ部J1から延長された細長いステック部J2とで構成され、ステック部J2を前記上下の各スライド溝215U,215D内に挿入して各スライダ231U,231Dを奥方向に押し込むことが可能な構成をしている。この治具Jを下スライド溝215D内に挿入し、下スライダ231Dに当接させ、さらに下スライダ231Dを奥方向に押し込むとレバー232は支持ピン233Cを中心に図5の反時計方向に揺動する。このレバー232の揺動によりレバー232の下端部がカム穴227の下側のカム辺部227Dに当接し、これら両者の当接によりカム動作が行われ、レバー232の揺動力は主板221の下方向への移動力となり、主板221及びこれと一体の副板222、すなわち可動板22は下方に移動される。これによりプリント回路基板24と、これに搭載されているドーターコネクタ242が一体的に下方に移動し、ドーターコネクタ242がマザーコネクタ121に嵌合され、ドーターカード2の装着が完了する。このとき、レバー232の当該揺動により上スライダ231Uは前方に移動された状態にある。
一方、ドーターカード2をハウジング1から抜き出すときには、図6に示すように治具Jを上スライド溝215U内に挿入し、上スライダ231Uを奥方向に押し込むと、レバー232は図の時計方向に揺動する。このレバー232の揺動によりレバー232の上端部がカム穴227の上側のカム辺部227Uに当接し、両者間でのカム動作によりレバー232の揺動力は主板221、すなわち可動板22の上方向への移動力となり、可動板22は上方に移動される。このとき下スライダ231Dは前方に移動される。これによりプリント回路基板24と、これに搭載されているドーターコネクタ242が一体的に上方に移動し、ドーターコネクタ242がマザーコネクタ121との嵌合から外され、さらに固定板21の底板部211よりも上方に移動される。したがって、固定板21の上辺部226を指で引っかけて前方に引き出すことでドーターカード2をハウジング1の前面側から抜き出すことができる。
このように、実施例1の構成では、ドーターカード2をハウジング1に挿入した状態でも治具Jによりドーターコネクタ242を上下移動させてマザーコネクタ121との嵌合状態を外部から操作することができるので、ドーターカード2の挿入方向とマザーコネクタ121の嵌合方向とが異なる方向に構成されている場合でもドーターカード2をハウジング1の前面側から装着し、かつ抜き出すことが可能となる。そのため、ハウジング1内の底部に配設されたマザーカード120のマザーコネクタ121に対してドーターコネクタ242を上下方向に嵌合させる構成の場合でも、ドーターカード2を着脱する際に従来のようにハウジング1の天板を取り外す必要はなく、着脱作業を簡略化することができる。したがって、19インチラックと呼ばれる装置収納ラックの標準型ハウジングを用いる場合でも、ドーターカード2の着脱時に天板を開くためにハウジング1をラック外へ引き出す必要もなく、作業がさらに簡略化できる。
また、その一方で、図9に示した従来構造のように、ドーターカード2を上下方向に挿入する際の案内とするための壁状のガイド板131が不要となるため、このガイド板によってハウジング1の室内が分離されることはなく、ハウジング1の室内における空気流が阻害されずに冷却空気の通流による冷却効果を改善することも可能になる。また、同時にガイド板が不要になることから、ハウジング内における各種部品の実装レイアウトの自由度を高くすることもできる。
前記実施例では可動板を上下方向に移動させる移動機構の構成として、スライダに連結して揺動されるレバーと、このリンクによって可動板を上下移動させるカム機構を利用したが、他の構成であってもよい。例えば、図8は実施例2のドーターカードを副板を除いて左側から見た斜視図であり、実施例1と等価な部分には同一符号を付し、共通する構成については説明は省略する。この実施例2では、上下の各スライダ231U,231Dは実施例1とは若干形状を相違させているとともに、各スライダ231U,231Dにはそれぞれ上下方向に傾斜したカム溝236U,236Dを形成し、可動板22の主板221には当該カム溝236U,236Dに挿入されたカムピン237U,237Dを支持している。このカムピン237U,237Dはスライダ231U,231Dを主板221との間に板厚方向に挟持する補助片238U,238Dとの間に支持されており、また当該補助片238U,238Dは固定板21の上下にそれぞれに設けたカム開口217U,217Dの前後両辺に摺接されて当該カム開口217U,217D内において上下方向にのみ移動可能に係合されている。
この実施例2では、図7に示した治具Jにより上スライダ231U又は下スライダ231Dを奥方向に移動させると、カム溝236U,236Dとカムピン237U,237Dとの摺接によるカム動作によって当該カムピン237U,237D、すなわちこれを支持している可動板22の主板221と補助片238U,238Dが共に移動されようとするが、これらは上下方向のみ移動可能であるため、当該移動力の分力によって上下方向にのみ移動される。すなわち、下スライダ231Dが奥方向に押し込まれたときには可動板22が下方に移動され、上スライダ231Uが奥方向に押し込まれたときには可動板22が上方向に移動される。これにより、実施例1と同様にドーターカード2をハウジング1に挿入した状態で外部からドーターコネクタ242を上下に移動してマザーコネクタ121との嵌合及びその解除が実現できる。この実施例2では実施例1に比較して可動板22の移動に際しての円滑性は若干低くなるが、構造を簡略化する上で有利である。
なお、本発明にかかる移動機構は実施例1,2の構成に限られるものではなく、リンク機構、あるいはピニオン・ラック機構のように治具による前後方向の移動力を上下方向の移動力に変換する機構であれば本発明の着脱装置にも適用が可能である。また、本発明にかかる基板は実施例のドーターカードに限定されるものではなく、また、ドーターカードに搭載されている各種端子は実施例1,2の構成に限られるものでないことは言うまでもない。
本発明を適用したコンピュータの要部の全体斜視図である。 ドーターカードの一部を前面右側から見た斜視図である。 ドーターカードの一部を分解した構成を左側から見た斜視図である。 ドーターカードの右側面図である。 ドーターカードの一部を除去した右側面図である。 ドーターコネクタを下げる動作を説明する斜視図である。 ドーターコネクタを上げる動作を説明する斜視図である。 治具の斜視図である。 実施例2のドーターカードの一部を除去した左側から見た斜視図である。 従来の基板着脱装置のコンピュータの一部の斜視図である。
符号の説明
1 ハウジング
120 マザーカード
121 マザーコネクタ
2 ドーターカード
21 固定板
22 可動板
221 主板
222 副板
23 移動機構
231U,231D スライダ
232 レバー
227 カム穴
24 プリント回路基板
241 外部コネクタ
242 ドーターコネクタ
J 治具

Claims (8)

  1. マザーコネクタを設けたマザーカードを内部に配設したハウジングと、前記ハウジングの前面開口から挿入し、当該挿入方向とは異なる方向に沿って前記マザーコネクタに嵌合可能な基板コネクタを設けた基板とを含む基板着脱装置において、前記基板には前記基板コネクタを前記マザーコネクタと嵌合する方向に沿って移動可能な移動機構を備え、前記移動機構を前記ハウジングの前面側から動作させるように構成したことを特徴とする基板着脱装置。
  2. 前記基板は前記ハウジングに対して水平方向に挿入可能であり、前記移動機構は前記基板コネクタを前記ハウジングの上下方向に移動可能に構成したことを特徴とする請求項1に記載の基板着脱装置。
  3. 前記基板は前記ハウジングに対して固定的に支持される固定板と、前記固定板に対して上下方向に移動可能な可動板とを備え、前記基板コネクタは前記可動板に支持されていることを特徴とする請求項2に記載の基板着脱装置。
  4. 前記移動機構は、前記基板の前面側から操作したときに前後方向に移動されるスライダと、前記スライダの移動に伴って揺動されるレバーと、前記レバーの揺動に伴って前記可動板を上下方向に移動させるカム機構とを備えることを特徴とする請求項3に記載の基板着脱装置。
  5. 前記移動機構は、前記基板の前面側から操作したときに前後方向に移動されるスライダと、前記スライダにカム係合して当該スライダの移動に伴って前記可動板を上下方向に移動させるカム機構とを備えることを特徴とする請求項3に記載の基板着脱装置。
  6. 前記スライダはそれぞれ独立に操作される第1のスライダと第2のスライダとで構成され、前記移動機構は、第1のスライダを奥方向に押し込んだときに前記可動板を下方向に移動させるとともに第2のスライダを前方向に移動させ、第2のスライダを奥方向に押し込んだときに前記可動板を上方向に移動させるとともに第1のスライダを前方向に移動させる構成であることを特徴とする請求項4又は5に記載の基板着脱装置。
  7. 前記スライダは基板の前面に設けたスリットを通して前面側から挿入される治具により奥方向への押し込みが可能であることを特徴とする請求項6に記載の基板着脱装置。
  8. 前記基板はドーターカードであることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の基板着脱装置。

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